淺談水電廠水輪發電機組勵磁系統的運行

嚴鵬

摘要：電廠作為電力供電的重要源頭，如何做好電力能源的提供，減少能源消耗，直接關系到能源的利用率。勵磁系統運行的穩定性決定了電廠的生產效益和電網的穩定性，因此，切實做好電廠發電機勵磁系統的升級維護，減少意外故障的發生。勵磁系統關系著水電廠的生產工作進度和任務完成質量。

關鍵詞：勵磁系統運行;水電廠;水輪發電機組

隨著能源的不斷消耗，節能問題成為當前關注的焦點。而電廠作為電力供電的重要源頭，如何做好電力能源的提供，減少能源消耗，直接關系到能源的利用率。勵磁系統作為發電機組的核心部位，系統運行的穩定性決定了電廠的生產效益和電網的穩定性，因此，切實做好電廠發電機勵磁系統的升級維護，減少意外故障的發生，可以促進水電廠健康發展，從而提高水電廠的發電效率。

勵磁系統是大型發電廠電氣系統的重要組成部分，發電機勵磁系統電流大小直接影響發電機無功輸出的大小，是確保發電機組、電力系統電壓穩定運行的關鍵。在正常運行情況下，發電機定子輸出的電流一部分輸送至電網系統供給用戶，一部分經勵磁系統降壓、整流后接入同步發電機的轉子系統，產生恒定磁場。在汽輪機的帶動下，轉子以3000 r/min的速度轉動，形成交變磁場，切割發電機定子線圈做磁感線運動，發電機定子線圈向用戶、電網等持續供應高質量的電能。在發電機正常運行中，勵磁系統因某種原因跳閘，發電機將會失去勵磁，導致電力系統的電壓、頻率將會有較大的波動，影響電力系統穩定運行。

一、勵磁系統運行中存在的問題

1.設備老化陳舊

現在大多數水電廠水輪發電機組勵磁系統因為運行時間過長并且沒有得到良好的維護，各部件老化嚴重故障頻發：主要有勵磁調節柜觸摸屏觸摸失靈，屏幕灰暗看不清。零起升壓操作系統反應遲緩，無法快速建壓。勵磁功率柜可控硅整流器擊穿損壞被迫單柜運行，快熔熔斷。殘壓起勵失敗頻發要手動投初勵起勵建壓等，種種故障為電廠安全生產及電網穩定運行埋下事故隱患。

2.環境因素影響及設備備品配件不足

水電廠的生產效益很大程度上取決于電力設備的無故障運行。因我國大多數水電一般都是廠遠離市區，交通又極為不方便，備品配件不能及時采購運輸到位，從而延誤造成設備檢修工作周期長、時間久、同時又因勵磁系統老舊淘汰廠家已不生產備品配件極力推廣新系統，造成水電廠水輪發電機組勵磁系統因配件緊缺機組帶病運行，因此很容易出現故障，針對這種情況，電廠缺乏有效的措施，從而導致勵磁系統工作效率低下，設備落后，故障頻發，從而影響到電廠的安全生產工作情況。為了應對新時代的新需求，電廠需要切實做好設備更新換代工作，特別是設備的運行情況，需要滿足時代智能電網的需求。

二、現階段勵磁系統的改造升級方法與措施

1.推廣電氣制動

針對機械制動中出現制動瓦磨損產生固體顆粒，污染發電機定轉子表面以及慣性大、停機慢的問題。推廣電氣制動的話，能夠利用電制動力矩大，無污染的優點，使水電廠水輪發電機組停機速度加快，減少了停機過程產生的污染顆粒，對機組安全運行提供了多一分保障。

經過電制動變，降壓后接至勵磁系統進線切換柜，電制動進線開關與勵磁變副邊的進線開關一起安置在進線切換柜內，采用的是ABB的斷路器。同時電制動和勵磁系統共用功率柜的可控硅整流回路，沒有增設單獨的整流柜，增加了設備空間利用的合理性。

2.建設勵磁綜合信息管理系統

綜合信息管理系統由于數據的完整性，專業性，可用于解決電力生產企業如下難題：

（1）用于解決勵磁系統偶發性故障：偶發性故障也稱作軟故障，即通常只出現1次或者間隔很長時間才出現1次的故障，該故障常有時間短、頻次少、數據難以追憶等特點。在實時控制系統中處理這種偶發性故障，由于缺乏當時工況數據，處理起來相當棘手。而綜合信息管理系統是一個實時采集并存儲數據的系統，存儲了勵磁系統運行過程的全部數據，包括了勵磁系統各個開關量、機組的各個模擬量以及系統實時參數等數據。因此在發生偶發性故障之后即可從系統中調出對應數據進行故障分析，從根本上解決了偶發性故障數據追憶分析的難點。

（2）用于解決日常維護中一些因專業知識欠缺而導致檢修問題無從下手的問題：電站用戶作為專用設備的使用用戶，在對設備的專業了解上并不像生產廠家一樣熟悉，有時候設備運行過程中出現了一些的問題，往往都要通過咨詢廠家、提供故障數據等繁瑣的過程才能最終解決，即費時又費力，同時也會對發電企業造成一定經濟損失。由于綜合信息管理系統集合了專家經驗數據庫，可對多種信號的發生及故障原因進行定位分析，如勵磁系統起勵失敗，通過調用綜合信息管理系統提供的起勵分析功能，該系統會主動利用經驗數據庫對失敗原因進行查找分析，指出故障原因，并提供故障解決方案。

（3）用于解決使用者不熟悉勵磁行業標準的問題：對于不熟悉勵磁行業標準的使用者來說，勵磁系統運行工況是否滿足工業標準或者國家標準往往不得而知，只有在故障后才后知后覺。這在提早發現勵磁系統故障，對生產風險的早期預警是十分不利的。

（4）用于彌補電廠監控系統局限性：由于電廠監控系統的采集數據與數量的原因，其采樣間隔往往都以秒級計算，且所采集的數據類型通常不夠完整。綜合信息管理系統可高速采集顯示勵磁系統的所有信號量，包括系統內部中間狀態量，彌補了監控數據不完整及數據精度問題。

（5）可用于風險評估、提前預警：綜合信息管理系統通過對長期積累的數據主動進行比較分析，對偏離正常值的數據進行預警。

三、勵磁系統原理

同步電機轉子中所流過的電流被稱作勵磁電流，正常的運行狀態下，將直流電壓加在轉子兩端從而產生勵磁電流，現在一般使用可控硅整流系統構成的勵磁裝置進行整流后得到這個直流電壓。進行合理地分配電力，能夠增強電力系統的靜態穩定性。發電機的勵磁功率來源于發電機端，在經過降壓和整流后，送到發電機進行勵磁。

結束語

綜上所述，勵磁系統在水電廠電力生產中起到了關鍵作用，該系統的運行，將直接影響電力輸出。為此，為保證電力供應質量，對勵磁系統做一定的了解和認識具有重要的現實意義。

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